CAN總線和以太網(wǎng) 網(wǎng)關(guān)

隨著“3C”(計(jì)算機(jī)、通信、控制)技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)有了新的發(fā)展方向——現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的多點(diǎn)、雙向、串行的數(shù)字通信,具有很好的互操作性和互換性。目前已有十幾種應(yīng)用較為廣泛的總線被制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并且很多國(guó)內(nèi)外的設(shè)備、儀表都采用安全性和可靠性較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式,可以說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與儀器儀表等設(shè)備的結(jié)合將是未來(lái)工控領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。與此同時(shí),為了解決對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及信息的高速傳輸?shù)葐?wèn)題,提出了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的解決方案。本課題源于浙江省科技廳重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科項(xiàng)目《智能化校園安全用電測(cè)控和管理系統(tǒng)》,針對(duì)固有電表和新型電表通信協(xié)議不兼容問(wèn)題及電表的遠(yuǎn)程監(jiān)控問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一款用于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)。多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的研究選取了當(dāng)前較為流行的通信方式,包括PROFIBUS-DP總線、CAN總線和以太網(wǎng)技術(shù)。文中詳細(xì)的分析了PROFIBUS-DP,總線、CAN總線和以太網(wǎng)這三種通信技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及幀的類型和結(jié)構(gòu)等。在硬件系統(tǒng)方案的選取上進(jìn)行了全方位的對(duì)比研究,最終采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的LM3S8962芯片作為硬件系統(tǒng)的核心。論文的另一重點(diǎn)放在了多協(xié)議網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)上。硬件設(shè)計(jì)主要包括主控芯片的最小系統(tǒng)、PROFIBUS-DP從站模塊、CAN總線通訊模塊、以太網(wǎng)模塊和電源電路。軟件方面涉及到μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的移植,LwIP協(xié)議棧的移植和TCP/IP通信程序的設(shè)計(jì),CAN通信模塊以及PROFIBUS-DP從站模塊的驅(qū)動(dòng)程序和通訊程序設(shè)計(jì),最終,實(shí)現(xiàn)了TCP/IP、 CAN和PROFIBUS-DP異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的信息傳輸。